污水的厌氧生物处置省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第十五章 污水厌氧生物处理第一节第一节第一节第一节 厌氧生物处理基本原理厌氧生物处理基本原理厌氧生物处理基本原理厌氧生物处理基本原理第二节第二节第二节第二节 污水厌氧生物处理工艺污水厌氧生物处理工艺污水厌氧生物处理工艺污水厌氧生物处理工艺第三节第三节第三节第三节 厌氧生物处理法设计厌氧生物处理法设计厌氧生物处理法设计厌氧生物处理法设计第1页第一节第一节 厌氧生物处理基本原理厌氧生物处理基本原理第2页一、厌氧生物处理工艺发展简史一、厌氧生物处理工艺发展简史 厌氧过程广泛存在于自然界中；厌氧过程广泛存在于自然界中；18811881年，法国，年，法国，Louis Mouras Louis Mouras，“自动净化器自动净化器”；处理城市污水化粪池、双层沉淀池等处理城市污水化粪池、双层沉淀池等 处理剩下污泥各种厌氧消化池等；处理剩下污泥各种厌氧消化池等；HRTHRT很长、处理效率很低、浓臭气味等；很长、处理效率很低、浓臭气味等；第3页二、厌氧生物处理主要特征二、厌氧生物处理主要特征主要特点：主要特点：能耗低，且还可回收生物能（沼气）；能耗低，且还可回收生物能（沼气）；污泥产量低；污泥产量低；厌氧微生物增殖速率低，厌氧微生物增殖速率低，厌厌氧氧微微生生物物有有可可能能对对好好氧氧微微生生物物不不能能降降解解一一些些有有机机物物进行降解或部分降解；进行降解或部分降解；第4页早期厌氧生物反应器特点：早期厌氧生物反应器特点：对对废废水水处处理理主主要要是是沉沉淀淀，有有些些还还能能对对沉沉淀淀下下来来污泥进行部分处理；污泥进行部分处理；停留时间较长，出水水质不好；停留时间较长，出水水质不好；当前仍有应用当前仍有应用第5页厌厌氧氧消消化化发发展展第第二二阶阶段段，厌厌氧氧消消化化作作为为剩剩下下污污泥泥处处理理主主要伎俩，要伎俩，19271927年，加热装置；年，加热装置；随即，机械搅拌器；随即，机械搅拌器；5050年代初，沼气循环搅拌装置；年代初，沼气循环搅拌装置；高速消化池，至今仍是污泥处理主要技术。高速消化池，至今仍是污泥处理主要技术。第6页厌氧污水污泥处理技术发展1860年法国Muras将简易沉淀池改为污泥处理构筑物；1895年英国Cameron深入改进为腐化池；19英国Travis首先建成了双层沉淀池；19德国Imhoff创造Imhoff双层沉淀池；19英国伯明翰市建了第一个消化池；19英国Watson建成最早二级消化池，同时利用了沼气；19251926年在德国、美国相继建成较标准消化池。第7页高碑店污泥消化池高碑店污泥消化池第8页高碑店污泥消化池高碑店污泥消化池 第9页杭州四堡污水厂污泥消化池杭州四堡污水厂污泥消化池 第10页青岛市团岛污水厂污泥消化池青岛市团岛污水厂污泥消化池第11页污泥热交换器污泥热交换器杭州四堡污水厂杭州四堡污水厂第12页（3 3）沼气搜集与利用沼气搜集与利用污污泥泥和和高高浓浓度度有有机机废废水水进进行行厌厌氧氧消消化化时时均均会会产产生生大量沼气；大量沼气；沼沼气气热热值值很很高高（普普通通为为210002100025000 25000 kJ/mkJ/m3 3，即即500050006000 6000 kCal/mkCal/m3 3），是是一一个个可可利利用用生生物物能能源。源。第13页高碑店沼气柜高碑店沼气柜第14页高碑店沼气发电机高碑店沼气发电机第15页利用沼气燃料电池（利用沼气燃料电池（200kw200kw）质子交换膜燃料电池质子交换膜燃料电池质子交换膜燃料电池质子交换膜燃料电池(PEMFC)(PEMFC)(PEMFC)(PEMFC)燃料电池原理图燃料电池原理图燃料电池原理图燃料电池原理图第16页厌氧生物降解与好氧生物降解比较厌氧生物降解与好氧生物降解比较 好氧生物降解好氧生物降解 厌氧生物降解厌氧生物降解微生物种类微生物种类:好氧微生物好氧微生物(较简较简)厌氧微生物厌氧微生物(复杂复杂)降解速率降解速率:快快 慢慢对氧要求对氧要求:适当溶解氧适当溶解氧 无溶解氧无溶解氧温度要求温度要求:常温常温 常温常温-中温中温-高温高温环境条件环境条件:适应范围宽适应范围宽 适应范围较窄适应范围较窄 最终产物最终产物:H2O CO2 CH4 H2O CO2 基建费用基建费用:较低较低 较高较高运行费用运行费用:较高较高 较低较低 回收能源回收能源第17页 污泥厌氧处理面正确是固态有机物，所以称为消化。消化过程液化(酸化)液态污泥pH快速下降，转化产物中有机酸是主体气化(甲烷化)产生消化气，主体是CH4两阶段两阶段:三阶段三阶段:大分子有机物(碳水化合物，蛋白质，脂肪等)水解细菌胞外酶水解和溶解有机物酸化产酸细菌有机酸醇 类醛类等H2，CO2乙酸化乙酸细菌乙酸甲烷化甲烷细菌CH4甲烷细菌CH4第18页 甲烷菌专性厌氧，且处理系统中不能含有浓度过高SO42-，SO32-。污水和泥液中碱度有缓冲作用，假如有足够碱度中和有机酸，其pH有可能维持在6.8以上，酸化和甲烷化两大类细菌就能够共存，从而消除分阶段现象。厌氧法与好氧法相比，降解较不彻底，放出热量少，反应速度低。主要用于污泥消化、高浓度有机废水和温度较高有机工业废水处理。影响甲烷菌生长原因pH：6.87.2温度：3538C和5255C第19页第二节第二节 污水厌氧生物处理工艺污水厌氧生物处理工艺第20页一、化粪池化粪池例图 用于处理来自厕所粪便废水。曾广泛用于不设污水厂合流制排水系统。还可用于郊区别墅式建筑。第21页污泥殷霍夫（Imhoff)池出水进水消化特点：没有搅拌、特点：没有搅拌、温度控制，没有温度控制，没有剩下污泥排放，剩下污泥排放，泥水同时消化。泥水同时消化。结果：效率低下，结果：效率低下，停留时间长停留时间长沉淀沉淀第22页单级高速消化池混合进泥消化污泥沼气热交换器第23页二、厌氧生物滤池 优点：处理能力高；滤池内能够保持很高微生物浓度；不需另设泥水分离设备，出水SS较低；设备简单、操作方便。缺点：滤料费用较高；滤料易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚；堵塞后，没有简单有效清洗方法。所以，悬浮物高废水不适用。第24页三、厌氧接触法 对于悬浮物较高有机废水，能够采取厌氧接触法，它实际上是厌氧活性污泥法，不需要曝气而需要脱气。第25页四、上流式厌氧污泥床反应器(UASB)试验结果证实，良好污泥床，有机负荷率和去除率高，不需要搅拌设备，能适应负荷冲击和温度与pH改变。上流式厌氧污泥床反应器第26页UASB反应器工作原理与结构反应器工作原理与结构(1)(1)进水配水系统进水配水系统(2)(2)反应区反应区 (3)(3)三相分离器三相分离器(4)(4)出水系统出水系统沼沼气气出出水水进水进水(5)集气罩集气罩悬浮污泥区悬浮污泥区颗粒污泥区颗粒污泥区第27页UASB反应器中颗粒污泥反应器中颗粒污泥能能形形成成沉沉降降性性能能良良好好、活活性性高高颗颗粒粒污污泥泥是是UASB反反应应器器主要特征；主要特征；颗颗粒粒污污泥泥形形成成与与成成熟熟，是是确确保保UASB反反应应器器高高效效稳稳定定运运行前提。行前提。第28页颗粒污泥形成早期时扫描电镜照片（运行第颗粒污泥形成早期时扫描电镜照片（运行第77天）天）第29页颗粒污泥基本成熟后扫描电镜照片（运行第颗粒污泥基本成熟后扫描电镜照片（运行第120天）天）第30页颗粒污泥成熟后扫描电镜照片（运行颗粒污泥成熟后扫描电镜照片（运行180180天）天）第31页高温颗粒污泥高温颗粒污泥中温颗粒污泥中温颗粒污泥第32页成熟颗粒污泥表面细成熟颗粒污泥表面细菌分区分布菌分区分布第33页五、分段厌氧处理法 第一段：水解和液化有机物为有机酸；缓冲和稀释负荷冲击与有害物质，并将截留难降解固态物质。第二段：保持严格厌氧条件和pH，以利于甲烷菌生长；降解、稳定有机物，产生含甲烷较多消化气，并截留悬浮固体，以改进出水水质。第34页第三节第三节 厌氧生物处理法设计厌氧生物处理法设计第35页一、流程和设备选择 处理工艺选择 消化温度 采取单级或两级(段)消化内容二、厌氧反应器设计 计算确定反应器容积惯用参数是负荷L和消化时间t，公式为：产气量普通可按0.40.5m3/kg(COD)进行估算。第36页三、消化池热量计算 包含将废水提升到池温所需热量和赔偿池壁、池盖所散失热量。提升废水温度所需热量为Q1：经过池壁、池盖等散失热量Q2与池子结构和材料相关，可用下式估算：第37页UASB反应器中三相分离器清华产品第38页UASB反应器中三相分离器第39页UASB反应器三相分离器PAQUES第40页UASB反应器三相分离器BIOTHANE第41页4）UASB反应器中沼气系统进水闸门井格栅一泵房转 鼓过滤机调整池二泵房UASB排 入下水道污 泥脱水机污 泥浓缩池污泥泵 北京啤酒厂废水处理工艺流程图污泥利用气水分离计量表水封气柜阻火器沼气利用第42页UASB反应器中沼气系统沼气柜第43页(6)UASB反应器工程实例反应器工程实例北京啤酒厂北京啤酒厂第44页(6)UASB反应器工程实例反应器工程实例 合肥啤酒厂合肥啤酒厂第45页(6)、UASB反应器工程实例反应器工程实例驻马店华中制药厂驻马店华中制药厂第46页(6)UASB反应器工程实例反应器工程实例 武汉东西湖啤酒厂武汉东西湖啤酒厂格栅井 调整池 污泥脱水机房 泥饼外运 沼气贮柜 图例图例UASB反应器 氧化沟 污水管线 污泥管线 沼气管线 回流管线 沉淀池浓缩池集泥井 武汉欧联东西湖啤酒废水处理流程图武汉欧联东西湖啤酒废水处理流程图 出水水封罐 脱硫塔 原废水第47页 厌氧和好氧技术联合利用厌氧和好氧技术联合利用第48页 有些废水含有很多复杂有机物，对于好氧生物处理而言是属于难生物降解或不能降解，但这些有机物往往能够经过厌氧菌分解为较小分子有机物，而那些较小分子有机物能够经过好氧菌深入分解。采取缺氧与好氧工艺相结合流程，能够到达生物脱氮目标(A/O法)。厌氧-缺氧-好氧法(A/A/O法)和缺氧-厌氧-好氧法(倒置A/A/O法)，能够在去除BOD和COD同时，到达脱氮、除磷效果。第49页